Максимальная кинетическая энергия электронов вылетающих из металла

Обновлено: 05.10.2024

Задания Д11 B20 № 2238

При освещении металлической пластины с работой выхода А монохроматическим светом частотой происходит фотоэлектрический эффект, максимальная кинетическая энергия освобождаемых электронов равна Каким будет значение максимальной кинетической энергии фотоэлектронов при освещении этим же монохроматическим светом пластины с работой выхода 2А, если фотоэффект происходит?

Покажите,пожалуйста,ваши подробные вычисления,а то не получается у меня

Приравняйте 2 равенства и все олучится

Отсюда сразу ответ следует

Тип 18 № 2304

Поток фотонов с энергией 15 эВ выбивает из металла фотоэлектроны, максимальная кинетическая энергия которых в 2 раза меньше работы выхода. Какова максимальная кинетическая энергия образовавшихся фотоэлектронов? (Ответ дать в электрон-вольтах.)

В условии сказано, что максимальная кинетическая энергия в 2 раза меньше работы выхода т.е. Авых=0,5Екин, тогда hv=1,5Екин, Екин=10эВ

Задания Д21 № 3623

При освещении металлической пластины светом наблюдается фотоэффект. Длину волны света плавно изменяют. Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от длины волны падающего света эти графики могут представлять. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

1) работа выхода фотоэлектрона из металла

2) импульс падающего на металл фотона

3) сила фототока

4) максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов

Работа выхода фотоэлектрона характеризует свойства материала металлической пластины и не зависит от длины волны падающего на нее света, поэтому график этой величины должен представлять собой горизонтальную линию. Тоже самое и для силы фототока: она определяется интенсивностью света, а не его длиной волны. Разберемся с оставшимися вариантами ответа.

Импульс фотона обратно пропорционален длине волны: На графике А изображена именно такая зависимость физической величины от длины волны, поэтому этот график соответствует импульсу падающего на металл фотона (А — 2).

Сила фототока может зависеть от длины волны фотонов тоже. При наличии ускоряющего напряжения доля фотонов (максимальный угол отклонения начальной скорости от направления на анод, при котором электрон еще попадает на анод) зависит от модуля их начальной скорости, и, следовательно, от энергии падающих фотонов.

Рассмотрим уединенный металлический шарик в вакууме, на который падает свет. В этом случае нет ускоряющего напряжения, ни анода с катодом.

Задания Д21 № 3760

Для наблюдения фотоэффекта поверхность некоторого металла облучают светом, частота которого равна Затем частоту света увеличивают вдвое. Как изменятся следующие физические величины: длина волны падающего света, работа выхода электрона, максимальная кинетическая энергия вылетающих электронов?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться

кинетическая энергия
вылетающих электронов

Длина волны связана с частотой излучения и скоростью света соотношением Следовательно, излучение с вдвое большей частотой имеет вдвое меньшую длину волны.

Работа выхода является характеристикой металла и не зависит от частоты падающего излучения, поэтому работа выхода останется неизменной. Следовательно, увеличение частоты света приведет увеличению максимальной кинетической энергии вылетающих электронов.

Фотоэффект

Начало теории электромагнитной природы света заложил Максвелл, который заметил сходство в скоростях распространения электромагнитных и световых волн. Но согласно электродинамической теории Максвелла любое тело, излучающее электромагнитные волны, должно в итоге остынуть до абсолютного нуля. В действительности этого не происходит. Противоречия между теорией и опытными наблюдениями были разрешены в начале XX века, вскоре после того, как был открыт фотоэффект.

Что такое фотоэффект

Фотоэффект — испускание электронов из вещества под действием падающего на него света.

Явление фотоэффекта было открыто в 1887 году Генрихом Герцем. Фотоэффект также был подробно изучен русским физиком Александром Столетовым в период с 1888 до 1890 годы. Этому явлению он посвятил 6 научных работ.

Для наблюдения фотоэффекта нужно провести опыт. Для этого понадобится электрометр и подсоединенная к нему пластинка из цинка (см. рисунок ниже). Если дать пластинке положительный заряд, то при ее освещении электрической дугой скорость разрядки электрометра не изменится. Но если цинковую пластинку зарядить отрицательно, то свет от дуги заставить электрометр разрядиться очень быстро.

Наблюдаемое во время этого эксперимента явление имеет простое объяснение. Свет вырывает электроны с поверхности цинковой пластинки. Если она имеет отрицательный заряд, электроны отталкиваются от нее, что приводит к полному разряжению электрометра. Причем при повышении интенсивности освещения скорость разрядки увеличивается, ровно, как и наоборот: при уменьшении интенсивности освещения электрометр разряжается медленно. Если же зарядить пластинку положительно, то электроны, которые вырываются светом, притягиваются к ней. Поэтому они оседают на ней, не изменяя заряд электрометра.

Если между световым пучком и отрицательно заряженной пластиной поставить лист стекла, пластинка перестанет терять электроны независимо от интенсивности излучения. Это связано с тем, что стекло задерживает ультрафиолетовое излучение. Отсюда можно сделать следующий вывод:

Явление фотоэффекта может вызвать только ультрафиолетовый участок спектра.

Волновая теория света не может объяснить, почему электроны могут вырываться только под действием ультрафиолета. Ведь даже при большой амплитуде и силе волн электроны остаются на месте, когда, казалось бы, они должны непременно быть вырванными.

Законы фотоэффекта

Чтобы получить более полное представление о фотоэффекте, выясним, от чего зависит количество электронов, вырванных светом с поверхности вещества, а также, от чего зависит их скорость, или кинетическая энергия. Выяснить все это нам помогут эксперименты.

Первый закон фотоэффекта

Возьмем стеклянный баллон и выкачаем из него воздух (смотрите рисунок выше). Затем поместим в него два электрода. На электроды подадим напряжение и будем регулировать его с помощью потенциометра и измерять при помощи вольтметра.

В верхней части нашего баллона есть небольшое кварцевое окошко, которое пропускает весь свет, в том числе ультрафиолетовый. Через него падает свет на один из электродов (в нашем случае на левый электрод, к которому присоединен отрицательный полюс батареи). Мы увидим, что под действием света этот электрод начнет испускать электроны, которые при движении в электрическом поле будут создавать электрический ток. Вырванные электроны будут направляться ко второму электроду. Но если напряжение небольшое, второго электрода достигнут не все электроны. Если интенсивность излучения сохранить, но увеличить между электродами разность потенциалов, то сила тока будет увеличиваться. Но как только она достигнет некоторого максимального значения, рост силы тока при дальнейшем увеличении напряжения прекратится. Максимальное значение силы тока будем называть током насыщения.

Ток насыщения — максимальное значение силы тока, также называемое предельным значением силы фототока.

Ток насыщения обозначается как I н . Единица измерения — А (Кл/с). Численно величина равна отношению суммарному заряду вырванных электронов в единицу времени:

Если же мы начнем изменять интенсивность излучения, то сможем заметить, что фототок насыщения также начинается меняться. Если интенсивность излучения ослабить, максимальное значение силы тока уменьшится. Если интенсивность светового потока увеличить, ток насыщения примет большее значение. Отсюда можно сделать вывод, который называют первым законом фотоэффекта.

Первый закон фотоэффекта:

Число электронов, вырываемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны. Иными словами, фототок насыщения прямо пропорционален падающему световому потоку Ф.

Второй закон фотоэффекта

Теперь произведем измерения кинетической энергии, то есть, скорости вырывания электронов. Взгляните на график, представленный ниже. Видно, что сила фототока выше нуля даже при нулевом напряжении. Это говорит о том, что даже при нулевой разности потенциалов часть электронов достигает второго электрода.

Если мы поменяем полярность батареи, то будем наблюдать уменьшение силы тока. Если подать на электроды некоторое значение напряжения, равное U з , сила тока станет равно нулю. Это значит, что электрическое поле тормозит вырванные электроны, останавливает их, а затем возвращает на тот же электрод.

Напряжение, равное U з , называют задерживающим напряжением. Оно зависит зависит от максимальной кинетической энергии электронов, которые вырываются под действием света. Измеряя задерживающее напряжение и применяя теорему о кинетической, можно найти максимальное значение кинетической энергии электронов. Оно будет равно:

m v 2 2 . . = e U з

Опыт показывает, что при изменении интенсивности света (плотности потока излучения) задерживающее напряжение не меняется. Значит, не меняется кинетическая энергия электронов. С точки зрения волновой теории света этот факт непонятен. Ведь чем больше интенсивность света, тем большие силы действуют на электроны со стороны электромагнитного поля световой волны и тем большая энергия, казалось бы, должна передаваться электронам. Но экспериментальным путем мы обнаруживаем, что кинетическая энергия вырываемых светом электронов зависит только от частоты света. Отсюда мы можем сделать вывод, являющийся вторым законом фотоэффекта.

Второй закон фотоэффекта:

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно растет с частотой света и не зависит от его интенсивности.

Причем, если частота света меньше определенной для данного вещества минимальной частоты ν_min, фотоэффект наблюдаться не будет.

Теория фотоэффекта

Все попытки объяснить явление фотоэффекта электродинамической теорией Максвелла, согласно которой свет — это электромагнитная волна, непрерывно распределенная в пространстве, оказались тщетными. Нельзя было понять, почему энергия фотоэлектронов определяется только частотой света и почему свет способен вырывать электроны лишь при достаточно малой длине волны.

В попытках объяснить это явление физик Макс Планк предложил, что атомы испускают электромагнитную энергию отдельными порциями — квантами, или фотонами. И энергия каждой порции прямо пропорциональна частоте излучения:

h — коэффициент пропорциональности, который получил название постоянной Планка. Она равна 6,63∙10 –34 Дж∙с.

Пример №1. Определите энергию фотона, соответствующую длине волны λ = 5∙10 –7 м.

Энергия фотона равна:

Выразим частоту фотона через скорость света:

Идею Планка продолжил развивать Эйнштейн, которому удалось дать объяснение фотоэффекту в 1905 году. В экспериментальных законах фотоэффекта Эйнштейн увидел убедительное доказательство того, что свет имеет прерывистую структуру и поглощается отдельными порциями. Причем энергия Е каждой порции излучения, по его расчетам, полностью соответствовала гипотезе Планка.

Из того, что свет излучается порциями, еще не вытекает вывода о прерывистости структуры самого света. Ведь и воду продают в бутылках, но отсюда не следует, что вода состоит из неделимых частиц. Лишь фотоэффект позволил доказать прерывистую структуру света: излученная порция световой энергии Е = hν сохраняет свою индивидуальность и в дальнейшем. Поглотиться может только вся порция целиком.

h ν = A + m v 2 2 . .

Работа выхода — минимальная энергия, которую надо сообщить электрону, чтобы он покинул металл.

Полученное выражение объясняет основные факты, касающиеся фотоэффекта. Интенсивность света, по Эйнштейну, пропорциональна числу квантов (порций) энергии hν в пучке света и поэтому определяет количество вырванных электронов. Скорость же электронов согласно зависит только от частоты света и работы выхода, которая определяется типом металла и состоянием его поверхности. От интенсивности освещения кинетическая энергия фотоэлектронов не зависит.

Предельную частоту ν_min называют красной границей фотоэффекта. При этой частоте фотоэффект уже наблюдается.

Красная граница фотоэффекта равна:

Минимальной частоте, при которой возможен фотоэффект для данного вещества, соответствует максимальная длина волны, которая также носит название красной границы фотоэффекта. Это такая длина волны, при которой фотоэффект еще наблюдается. Обозначается она как λ_mах или λ_кр.

Максимальная длина волны, при которой еще наблюдается фотоэффект, равна:

Работа выхода А определяется родом вещества. Поэтому и предельная частота v_min фотоэффекта (красная граница) для разных веществ различна. Отсюда вытекает еще один закон фотоэффекта.

Третий закон фотоэффекта:

Для каждого вещества существует максимальная длина волны, при которой фотоэффект еще наблюдается. При больших длинах волн фотоэффекта нет.

Вспомните опыт, который мы описали в самом начале. Когда между цинковой пластинкой и световым пучком мы поставили зеркало, фотоэффект был прекращен. Это связано с тем, что красная граница для цинка определяется величиной λ_mах = 3,7 ∙ 10 -7 м. Эта длина волны соответствует ультрафиолетовому излучению, которое не пропускало стекло.

Пример №2. Чему равна красная граница фотоэффекта ν_min, если работа выхода электрона из металла равна A = 3,3∙10 –19 Дж?

Применим формулу для вычисления красной границы фотоэффекта:

Задание EF15717 При увеличении в 2 раза частоты света, падающего на поверхность металла, задерживающее напряжение для фотоэлектронов увеличилось в 3 раза. Первоначальная частота падающего света была равна 0,75 ⋅10 15 Гц. Какова длина волны, соответствующая «красной границе» фотоэффекта для этого металла? Ответ записать в нм.

Максимальная кинетическая энергия электронов , вылетающих из металла под действием света , равна 1, 2 эВ ?

Максимальная кинетическая энергия электронов , вылетающих из металла под действием света , равна 1, 2 эВ .

Если уменьшить длину волны падающего света в 2 раза , то максимальная кинетическая энергия электронов , вылетающих из этого же металла , станет равной 3, 95 эВ .

Определите энергию падающих фотонов в первом случае .

Здесь левая часть - это энергия падающего фотона.

H = 4, 136 * 10 ^ ( - 15) эВ * с

v - греческая буква ню, частота фотона.

C = 3 * 10 ^ 8 м / с - скорость света в вакууме.

Длина волны фотона обозначается греческой буквой лямбда

Отсюда h * v = h * c / л

А - это работа выхода, она не меняется.

Mv ^ 2 / 2 - это макс.

Кинетическая энергия вылетающих электронов.

У нас mv ^ 2 / 2 = 1, 2 эВ.

Если длину волны уменьшить в 2 раза, то слева будет 2h * c / л,

а справа mv ^ 2 / 2 = 3, 95 эВ.

Вычитаем из 2 уравнения 1 уравнение

h * c / л = 3, 95 - 1, 2 = 2, 75 эВ

При фотоэффекте с поверхности металла вылетают электроны с максимальной кинетической энергией 1, 2 эВ?

При фотоэффекте с поверхности металла вылетают электроны с максимальной кинетической энергией 1, 2 эВ.

Какова энергия падающих на поверхность фотонов, если работа выхода электронов из данного металла 1, 5 эВ?

Является ли падающее на поверхность излучение видимым светом?

При уменьшении в 2 раза длины волны света, падающего на металлическую пластинку, максимальная кинетическая энергия электронов увеличилась в 3 раза?

При уменьшении в 2 раза длины волны света, падающего на металлическую пластинку, максимальная кинетическая энергия электронов увеличилась в 3 раза.

Определите работу выхода электронов, если первоначальная энергия фотонов равнялась 10 эВ.

Максимальная кинетическая энергия электронов, вырываемых с поверхности цезия под действием фотонов с энергией 2, 4эВ, равна 0, 5 эВ?

Максимальная кинетическая энергия электронов, вырываемых с поверхности цезия под действием фотонов с энергией 2, 4эВ, равна 0, 5 эВ.

Во сколько раз увеличится кинетическая энергия электронов при уменьшении длинны волны падающего света в 2 раза.

При освещении металла светом длиной волны λ = 600 нм максимальная кинетическая энергия выбитых из него фотоэлектронов в 4 раза меньше энергии падающего света?

При освещении металла светом длиной волны λ = 600 нм максимальная кинетическая энергия выбитых из него фотоэлектронов в 4 раза меньше энергии падающего света.

Какой длине волны соответствует красная граница фотоэффекта λкр этого металла?

При увеличении в 2 раза энергии фотонов, падающих на металлическую пластинку, максимальная кинетическая энергия вылетающих электронов увеличилась в 3 раза?

При увеличении в 2 раза энергии фотонов, падающих на металлическую пластинку, максимальная кинетическая энергия вылетающих электронов увеличилась в 3 раза.

Определить в электронвольтах работу выхода электронов, если первоначальная энергия фотонов 10 эВ.

Максимальная кинетическая энергия электронов, вырываемых с поверхности цезия под действием фотонов с энергией 3, 2 эВ, равна 1, 3 эВ?

Максимальная кинетическая энергия электронов, вырываемых с поверхности цезия под действием фотонов с энергией 3, 2 эВ, равна 1, 3 эВ.

На сколько электрон - вольт увеличится кинетическая энергия электронов при увеличении частоты падающего света в 2 раза.

Поток фотонов с энергией 15 эв выбивает из металла фото электроны максимальная кинетическая энергия которых в 2 раза больше работы выхода какова максимальная кинетическая энергия образовавшихся электр?

Поток фотонов с энергией 15 эв выбивает из металла фото электроны максимальная кинетическая энергия которых в 2 раза больше работы выхода какова максимальная кинетическая энергия образовавшихся электронов?

На поверхность металла падают фотоны с энергией 5, 5 ?

На поверхность металла падают фотоны с энергией 5, 5 .

Почему равняется работа выхода электронов из металла, если максимальная кинетическая энергия вырванных из поверхности электронов равняется 3, 5 ?

От чего зависит максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов, выбиваемых из металла при фотоэффекте?

А - от частоты падающего света Б - от интенсивности падающего света В - от работы выхода электронов из металла.

Работа выхода электронов из пластины 2эВ?

Работа выхода электронов из пластины 2эВ.

Пластина освещается монохроматическим светом.

Какова энергия фотонов падающего света, если максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна 1, 5эВ.

Максимальная кинетическая энергия электронов, вылетающих из металла под действием света, равна 1, 2 эВ?

Максимальная кинетическая энергия электронов, вылетающих из металла под действием света, равна 1, 2 эВ.

Если уменьшить длину волны падающего света в 2 раза, то максимальная кинетическая энергия электронов, вылетающих из этого же металла, станет равной 3, 95 эВ.

Определите энергию падающих фотонов в первом случае.

Запишем систему из двух уравнений, для первого и второго случаев :

1) hc / lambda = E1 + A ;

2)2hc / lambda = E2 + A ;

Отнимем от второго первое :

63 * 10 ^ - 34 * 3 * 10 ^ 8 / 2.

Работа выхода электрона из металла 4, 2 эВ?

Работа выхода электрона из металла 4, 2 эВ.

Какую максимальную кинетическую энергию могут иметь электроны, выбитые из этого металла фотонами с энергией 6эВ?

Красная граница фотоэффекта исследуемого металла соответствует длине волны лямбда кр = 550 нм.

При освещении этого металла светом длиной волны лямбда максимальная кинетическая энергия выбитых из него фотоэлектронов в 2раза меньше энергии падающего света.

Какова длина волны ламбды падающего света?

На поверхность металла падает монохроматический свет с длиной волны0, 1 мкм?

На поверхность металла падает монохроматический свет с длиной волны

Красная граница фотоэффекта 0, 3 мкм.

Какая доля энергии фотона

Металлическую пластинку облучают монохроматическим светом, длина волны которого составляет 2 / 3 длины волны, соответствующей красной границе фотоэффекта для этого металла?

Металлическую пластинку облучают монохроматическим светом, длина волны которого составляет 2 / 3 длины волны, соответствующей красной границе фотоэффекта для этого металла.

Работа выхода электронов для исследуемого металла равна 4 эВ.

Определите максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов, вылетающих из металлической пластинки под действием этого света.

Красная граница фотоэффекта для некоторого металла равна 275 нм?

Красная граница фотоэффекта для некоторого металла равна 275 нм.

1) работу выхода электрона из металла

2) максимальное кинетическую энергию электронов, которые вырываются из металла светом с длиной волны 180Нм

3) максимальную скорость электронов.

Решите пожалуйста (подробнее и с формулами ) Красная граница фотоэффекта исследуемого металла соответствует длине волны ЛЯМБДАкр = 600 нм?

Решите пожалуйста (подробнее и с формулами ) Красная граница фотоэффекта исследуемого металла соответствует длине волны ЛЯМБДАкр = 600 нм.

При освещении этого металла светом длиной волны ЛЯМБДА максимальная кинетическая энергия выбитых из него фотоэлектронов в 3 раза меньше энергии падающего света.

Какова длина волны ЛЯМБДА падающего света?

При освещении поверхности металла светом частотой 5 * 10 ^ 14 Гц вылетают фотоэлектроны?

При освещении поверхности металла светом частотой 5 * 10 ^ 14 Гц вылетают фотоэлектроны.

Какова работа выхода электрона из металла, если максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов 1.

На поверхность металла падают фотоны с энергией 3, 5 эВ?

На поверхность металла падают фотоны с энергией 3, 5 эВ.

Какова максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов , если работа выхода из металла равна 1, 5 эВ?

Частоту падающего света уменьшили в 2 раза?

Частоту падающего света уменьшили в 2 раза.

Можно ли утверждать, что максимальная кинетическая энергия вырванных этим светом электронов уменьшилась тоже в 2 раза?

Обоснуйте ваш ответ.

На этой странице сайта вы найдете ответы на вопрос Максимальная кинетическая энергия электронов, вылетающих из металла под действием света, равна 1, 2 эВ?, относящийся к категории Физика. Сложность вопроса соответствует базовым знаниям учеников 5 - 9 классов. Для получения дополнительной информации найдите другие вопросы, относящимися к данной тематике, с помощью поисковой системы. Или сформулируйте новый вопрос: нажмите кнопку вверху страницы, и задайте нужный запрос с помощью ключевых слов, отвечающих вашим критериям. Общайтесь с посетителями страницы, обсуждайте тему. Возможно, их ответы помогут найти нужную информацию.

Максимальная кинетическая энергия электронов вылетевших при освещении поверхности металла зависит от

Фотоэффект является одним из примеров проявления корпускулярных свойств света. Вылет электронов из освещенных тел, называется внешним фотоэффектом.

Сущность внутреннего фотоэффекта состоит в том, что при освещении полупроводников и диэлектриков от некоторых атомов отрываются электроны, которые, однако, в отличие от внешнего фотоэффекта, не выходят через поверхность тела, а остаются внутри него. В результате внутреннего фотоэффекта возникают электроны в зоне проводимости и сопротивление полупроводников и диэлектриков уменьшается.

При освещении границы раздела между полупроводниками с различным типом проводимости возникает электродвижущая сила. Это явление называется вентильным фотоэффектом.

Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта

Основным уравнением, описывающим внешний фотоэффект, является уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта:

где – энергия фотона монохроматической волны света, — масса электрона, — работа выхода электрона из фотокатода.

Уравнение фотоэффекта (1) является следствием закона сохранения энергии. В соответствии с законами сохранения энергии и импульса, поглощение фотона свободными электронами невозможно, и фотоэффект возможен только на электронах, связанных в атомах, молекулах и ионах, а также на электронах твердых и жидких тел.

Из уравнения фотоэффекта существует ряд важных выводов, которые характеризуют это явление:

Для данного фотокатода максимальная начальная скорость фотоэлектронов зависит от частоты падающего света и не зависит от его интенсивности.
При постоянном спектральном составе падающего света число фотоэлектронов, вырываемых светом из фотокатода за единицу времени, и фототок насыщения пропорциональны энергетической освещенности фотокатода.
Для каждого вещества фотокатода существует красная граница фотоэффекта (порог фотоэффекта) – минимальная частота , при которой еще возможен фотоэффект. Длина волны , соответствующая частоте , для большинства металлов находится в ультрафиолетовой части спектра.

Как найти альбомный лист в ворде

Примеры решения задач

Вылет электронов прекратится тогда, когда потенциальная энергия электрона (U) в задерживающем поле станет равной его кинетической энергии (E), то есть:
Запишем уравнение фотоэффекта, в которое входит кинетическая энергия электрона:

Подставим (1.1) в (1.2), получим:

(1.3), откуда:
Полагая, что красная граница фотоэффекта соответствует энергии фотонов, при которой скорость вырываемых с металла электронов равна нулю, получим:

Подставим (1.5) в (1.4), получим:

Ответ
Искомая в задаче частота света может быть рассчитана по формуле:

По закону сохранения энергии, работа которую совершает электрическое поле при движении электрона (, равна максимальному значению кинетической энергии электрона при его максимальной удаленности от поверхности пластинки, следовательно, запишем:
Определить максимальную скорость vmax фотоэлектронов, вырываемых с поверхности серебра: 1) ультрафиолетовым излучением с длиной волны λ 1 =0,155 мкм; 2) γ-излучением с длиной волны λ 2 =2,47 пм.
Решение . Максимальную скорость фотоэлектронов определим из уравнения Эйнштейна для фотоэффекта:

Решение
Запишем уравнение фотоэффекта, в которое входит кинетическая энергия электрона:

Энергия фотона вычисляется по формуле ε = hc / λ , работа выхода А указана в табл. 20 для серебра A =4,7 эВ.

Кинетическая энергия фотоэлектрона в зависимости от того, какая скорость ему сообщается, может быть выражена или по классической формуле

Bethesda net fallout 76

или по релятивистской
Скорость фотоэлектрона зависит от энергии фотона, вызывающего фотоэффект: если энергия фотона ε много меньше энергии покоя электрона Е , то может быть применена формула (2); если же ε сравнима по размеру с Е , то вычисление по формуле (2) приводит к грубой ошибке, в этом случае кинетическую энергию фотоэлектрона необходимо выражать по формуле (3)
1. В формулу энергии фотона ε=hc/λ подставим значения величин h, с и λ и, произведя вычисления, для ультрафиолетового излучения получим
Это значение энергии фотона много меньше энергии покоя электрона (0,51 МэВ). Следовательно, для данного случая максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона в формуле (1) может быть выражена
по классической формуле (2) ε 1 = A + ½ m v 2 max , откуда
(4)

Выпишем величины, входящие в формулу (4): ε 1 =1,28 × 10 -18 Дж (вычислено выше); A =4,7 эВ = 4,7 × 1,6*10 -19 Дж = 0,75*10 -18 Дж; m =9,11 × 10 -31 кг (см. табл. 24).

Подставив числовые значения в формулу (4), найдем максимальную скорость:
2. Вычислим теперь энергию фотона γ-излучения:
Работа выхода электрона (A = 4,7 эВ) пренебрежимо мала по сравнению с энергией γ-фотона, поэтому можно принять, что максимальная кинетическая энергия электрона равна энергии фотона:
Так как в данном случае кинетическая энергия электрона сравнима с его энергией покоя, то для вычисления скорости электрона следует взять релятивистскую формулу кинетической энергии,

где E = m c 2 .
Выполнив преобразования, найдем
Сделав вычисления, получим
Следовательно, максимальная скорость фотоэлектронов, вырываемых γ-излучением,

Фотоэффект: кинетическая энергия электронов

Категория: Квантово-оптические явления

В этой статье мы вычислим как работу выхода, так и кинетическую энергию электронов, определим их скорость и импульс.

Задача 1. Максимальная кинетическая энергия электронов, вылетающих из рубидия при его освещении ультрафиолетовыми лучами с длиной волны $lambda = 3,17 cdot 10^$ м‚ $Е = 2,84 cdot 10^$ Дж. Определить работу выхода электронов из рубидия и красную границу фотоэффекта.

Определим работу выхода:
$$h
u=A+E_k$$
$$A=h
u-E_k=frac-E_k=fraccdot3 cdot 10^>>-2,84 cdot 10^=3,42cdot 10^$$
В электронвольтах это
$$A=frac<3,42cdot 10^><1,6cdot 10^>=2,14$$
Красная граница фотоэффекта:
$$lambda_0=frac=fraccdot3 cdot 10^><3,42cdot 10^>=580cdot10^$$
Ответ: $A=3,42cdot 10^$ Дж, или 2,14 эВ, $lambda_0=580$ нм.

Задача 2. Серебряную пластинку освещают светом с частотой $
u = 2 cdot 10^$ Гц. Гц. Найти максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов.

$$h
u=A+E_k$$
$$E_k= h
u-A$$
Работа выхода электронов из серебра равна $A=6,85cdot10^$.
Тогда
$$E_k= h
u-A=6,62cdot10^cdot 2cdot 10^-6,85cdot10^=6,39cdot10^$$
Ответ: $E_k=6,39cdot10^$ Дж, или 4 эВ.

Задача 3. Вольфрамовую пластину освещают светом с длиной волны $lambda = 2000 A^$. Найти максимальный импульс вылетающих из пластины электронов.

$$E_k= h
u-A=frac-A=frac$$
Тогда скорость электронов равна
$$upsilon=sqrt-frac>$$
А импульс тогда равен (работа выхода для вольфрама $A=7,2cdot10^$)
$$p=mupsilon=sqrt-2Am>=sqrt-A
ight)>= sqrt left(fraccdot 3cdot 10^8>>-7,2cdot10^
ight)>=7cdot10^$$
Ответ: $p=7cdot10^$ кг$cdot$ м/с.

Задача 4. Пластину освещают монохроматическим излучением с длиной волны $lambda = 3125 A^$. Известно, что наибольшее значение импульса, передаваемого пластине одним фотоэлектроном, равно $р = 3,3 cdot 10^$ кг$cdot $м/с. Определить работу выхода электрона из вещества пластины.

Задача 5. Какой скоростью обладают электроны, вырванные с поверхности натрия, при облучении его светом, частота которого $
u = 4,5cdot 10^$ Гц? Определить наибольшую длину волны излучения, вызывающего фотоэффект.

Наибольшая длина волны – это красная граница фотоэффекта. Работа выхода для натрия равна $A=3,65cdot10^$. Поэтому

Ответ: $lambda_0=544$ нм, $upsilon=2,4cdot10^$ м/с.
Задача 6. Максимальная скорость фотоэлектронов, вырванных с поверхности меди при фотоэффекте $upsilon = 9,3 cdot 10^6$ м /с. Определить частоту света, вызывающего фотоэффект.

Задача 7. На металлическую пластину, красная граница фотоэффекта для которой $lambda_0 = 0,5$ мкм, падает фотон с длиной волны $lambda = 0,4$ мкм. Во сколько раз скорость фотона больше скорости фотоэлектрона?

11 класс

Физика
Пройдите тест по явлению ЭМИ!
Пройдите тест по природе света!

Электродинамика

Магнитное поле

Взаимодействие токов. Магнитное поле. Магнитная индукция. Вихревое поле

Сила Ампера. Электроизмерительные приборы. Громкоговоритель. Сила Лоренца

Электромагнитная индукция. Открытие ЭМИ. Магнитный поток

Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля

Магнитные свойства вещества
Уравнения Максвелла*
Механические колебания
Свободные и вынужденные колебания. Условия возникновения колебаний
Динамика колебательного движения. Энергия колебательного движения

Сложение гармонических колебаний. Резонанс. Автоколебания

Электромагнитные колебания
Свободные и вынужденные электромагнитные колебания. Колебательный контур
Переменный электрический ток. Активное, ёмкостное, индуктивное сопротивление в цепи переменного тока
Электрический резонанс. Мощность в цепи с активным сопротивлением

Генерирование электрической энергии. Трансформаторы. Производство, передача и использование электрической энергии

Механические волны

Механические волны. Длина волны. Скорость волны. Свойства волн

Звуковые волны. Звук. Эффект Допплера

Электромагнитные волны

Электромагнитные волны. Экспериментальное обнаружение и свойства электромагнитных волн

Изобретение радио А.С. Поповым. Принцип радиосвязи. Модуляция и детектирование. Простейший детекторный приёмник

Распространение радиоволн. Радиолокация. Телевидение. Развитие средств связи

Оптика
Геометрическая оптика
Развитие взглядов на природу света
Основные понятия геометрической оптики. Фотометрия

Принцип Гюйгенса и Ферма. Закон отражения. Закон преломления света. Полное отражение

Плоское зеркало. Сферическое зеркало
Задачи на сферическое зеркало
Линза
Линза. Формула тонкой линзы
Построение изображений, даваемой линзой
Оптические приборы
Волновая оптика
Скорость света
Дисперсия света. Интерференция света
Дифракция света. Дифракционная решётка
Поляризация света
Основы теории относительности
Законы электродинамики и принцип относительности
Постулаты теории относительности. Релятивисткой закон сложения скоростей
Зависимость массы тела от скорости его движения. Связь между массой и энергией
Основы квантовой физики
Излучения и спектры
Виды излучений. Источники света
Спектры и спектральный анализ
Инфракрасное, ультрафиолетовое и рентгеновское излучение
Шкала электромагнитных излучений
Световые кванты
Физические истоки квантовой теории
Теория фотоэффекта. Применение фотоэффекта

Фотоны. Давление света. Гипотеза де Бройля

Атомная физика
Опыт Резерфорда. Ядерная модель атома
Квантовые постулаты Бора. Модель атома водорода по Бору
Атом водорода в квантовой механике
Вынужденное излучение света. Лазеры
Открытие радиоактивности. Альфа-, Бета-, гамма- излучения
Методы наблюдения и регистрации радиоактивных излучений
Радиоактивные превращения

Закон радиоактивного распада. Период полураспада. Изотопы

Ядерная физика

Открытие нейтрона. Состав ядра атома

Ядерные силы. Энергия связи атомных ядер. Ядерные спектры

Ядерные реакции. Энергетический выход ядерных реакций

Деление ядер урана. Цепные ядерные реакции. Ядерный реактор

Термоядерные реакции. Применение ядерной энергии
Получение радиоактивных изотопов и их применение. Биологическое действие радиоактивных излучений
Физика элементарных частиц
Стандартная модель элементарных частиц
Открытие позитрона. Античастицы
Современная физическая картина мира
Современная физическая картина мира

Строение Вселенной
Строение Вселенной
Солнечная система
Звёзды и источники их энергии. Современные представления о происхождении и эволюции Солнца и звёзд
Наша галактика и другие галактики
Пространственные масштабы наблюдаемой Вселенной
Применимость законов физики для объяснения природы космических объектов
«Красное смещение» в спектрах галактик
Современные взгляды на строение и эволюцию Вселенной
Наблюдение солнечных пятен, звёздных скоплений, туманностей и галактик
Медиаматериалы
Магнитное поле
Дисперсия света
Виды излучений и спектры
Загадки спектра
Инфракрасное и ультрафиолетовое излучение

Фотоэффект — это испускание электронов веществом под действием света (и, вообще говоря, любого электромагнитного излучения). В конденсированных веществах (твёрдых и жидких) выделяют внешний и внутренний фотоэффект.

Читайте также: